Fordeler og mulige alternativer til CNC-bearbeiding av aluminium

CNC-bearbeiding av aluminium
CNC-bearbeiding av aluminium

Aluminum is one of the most popular of material choices for various cnc aluminum machining projects. It is mainly due to the physical properties it possesses. Fundamentally, aluminum is a strong material, which makes it perfect to manufacture durable mechanical parts. Moreover, the material contains an oxidized outer layer, making it resistant to corrosion from elements. Both these properties have led to the widespread use of parts made of aluminum. In particular, automotive, aerospace, healthcare, and electronic industries for general consumers seem to favor aluminum as their material of choice.
Sammen med sine egenskaper tjener aluminium også flere fordeler for CNC-maskinering ved å gjøre prosessen enklere og forbedret. Aluminium gir utmerket bearbeidbarhet, en faktor som ofte ikke observeres i andre metaller med lignende egenskaper. Aluminium er også relativt mykt og effektivt lett å kutte, flise, forme og penetrere av verktøy. I motsetning til andre vanlig brukte metaller som jern og stål, er bearbeiding av aluminium tre ganger raskere.
I dag vil denne artikkelen diskutere de viktigste fordelene med aluminium CNC maskinering, inkludert hvorfor den er kjent for prototyping og produksjonsprosesser. Vi vil også se nærmere på flere alternativer til aluminium og materialene, for eksempel konstruksjon av termoplast og metaller som kan gi et ekstra sett med fordeler og egenskaper som ligner på aluminium.

CNC-bearbeiding av aluminium: Fordeler

  • Bearbeidbarhet
  • Motstand mot korrosjon
  • Styrke-til-vekt-forhold
  • Elektrisk Strømføringsevne
  • Anodiseringspotensial
  • Resirkulerbarhet

Bearbeidbarhet

På grunn av at det er mer tilgjengelig for maskinering, er aluminium det prioriterte valget for ingeniører for deres maskinerte deler. Uansett, poenget å vurdere her er at maskinisten ikke er den eneste som drar nytte av dette. Både virksomhetene som leverer disse delene og sluttbrukerne som bruker dem får betydelige fordeler ganske enkelt ved å bearbeide deler av aluminium.
Aluminium er lett å flise og forme, noe som gir hastighet og nøyaktighet når du skjærer med CNC-maskinverktøy. En kortere tidsramme for maskineringsjobben fører også til at den totale prosessen har en mye lavere kostnad på grunn av mindre arbeidskraft (fra maskinisten) og driftstid (fra maskinen). En annen fordel er mindre deformasjoner når skjæreverktøyet tar seg gjennom metallstykket. Det muliggjør mer nøyaktighet og konsistens i prosessen, takket være en strammere toleranse i materialet (rundt ±0,025 mm).

Motstand mot korrosjon

Aluminium kommer i ulike kvaliteter som varierer i korrosjonsbestandighet, som refererer til evnen til å motstå oksidasjon og kjemisk skade. De mest brukte kvalitetene for CNC-bearbeiding av aluminium er korrosjonsbestandighet. For eksempel er 6061 en slik klasse som tilbyr utrolig korrosjonsbestandighet. Andre legeringer på bunnen av styrkespekteret gjør det. Derimot er sterke aluminiumslegeringer mindre korrosjonsbestandige på grunn av eksistensen av legert kobber.

Styrke-til-vekt-forhold

Aluminium er ideelt for kritiske mekaniske deler og aspektdeler på grunn av dets mange fysiske egenskaper, som høy styrke og lett vekt. Spesielt disse to gjør det til et godt materiale for produksjon av kritiske deler i fly- og bilindustrien. To eksempler fra disse industriene som bruker aluminium til maskinering er flyarmaturer og bilaksler.
Ikke desto mindre er det viktig å merke seg at hver type aluminium ikke kan brukes til samme formål. Det er fordi hver klasse har sitt styrke-til-vekt-forhold, noe som skaper en forskjell i bruksområder. Karakterer for generell bruk inkluderer 6061, mens 7075 er blant karakterene med høyere styrke og egnet for trykkbaserte applikasjoner, for eksempel romfart og marine deler.

styrke (Rm/MPa)
AL6061-T6290
AL7075524
AL2024-T351470



Elektrisk Strømføringsevne

Aluminium er en god leder av elektrisitet, med omtrent 37,7 millioner siemens per meter ved romtemperatur for rent aluminium (ikke så langt bak kobber). Den lager CNC-maskinerte deler av aluminium for å tjene som nyttige for elektriske komponenter og lignende. Videre kan legeringer ha litt lavere konduktivitet. Allikevel er aluminiumsmaterialer betydelig mer ledende enn vanlige materialer som rustfritt stål.

Anodiseringspotensial

Anodisering er prosessen med å bruke en overflatebehandlingsprosedyre for å tykne det beskyttende, oksiderte ytre laget av en metalldel. Det refererer til noe som kan gjøres med visse metaller, for eksempel aluminium. Denne funksjonen øker populariteten til aluminiumsmetall i hele dagens forbrukerelektronikkindustri på grunn av dets høyere styrke-til-vekt-forhold og estetiske hensyn. Følgelig er aluminium mottakelig for maling og nyanser og kan anodiseres.
Anodiseringsprosessen finner sted etter at aluminium CNC-bearbeiding er utført. Den inkluderer den generelle elektrolytiske prosessen. En elektrisk strøm føres gjennom den maskinerte delen under påvirkning av et elektrolytisk syrebad. Følgelig gir det et stykke aluminium som er mer motstandsdyktig mot korrosjon og fysiske slagelementer.
For å komme tilbake til tilpasningsmuligheter, gjør anodisering det ytre laget svært porøst, noe som gjør det lettere å legge til farge til den maskinerte aluminiumsdelen. Fargestoffer blir innebygd i det tøffe ytre laget av aluminiumsdelen ved å finne veien inn i de porøse delene av det ytre laget. Til slutt gjør det også svært usannsynlig at de fliser eller flaker av.

Resirkulerbarhet

CNC-maskinering produserer mye avfall i biter som går tapt som spon eller utskårne ekstrabiter. Derfor er det fordelaktig å bruke resirkulerbare materialer som aluminium. Utvilsomt har aluminium høy resirkulerbarhet, noe som gjør det ideelt for bedrifter som ønsker å kutte ned på sløsing med materialressurser og minimere utgiftene og miljøpåvirkningen.

CNC-bearbeiding av aluminium: Alternativer

Selv om aluminium har sine kjernefordeler og fordeler som et CNC-maskinmateriale, er det absolutt ikke optimalt for alle bedrifter. Som alle andre materialer har aluminium sine begrensninger og ulemper. For eksempel kan bedrifter se på andre alternativer for å unngå verktøyskader på grunn av oksidbelegg. Bortsett fra det kan de også ønske å finne et rimeligere alternativ som stål eller et med lavere energikostnader for produksjon enn aluminium.
Noen alternativer til aluminium som kan brukes til maskinering er diskutert nedenfor, sammen med de betydelige forskjellene og likhetene de har sammenlignet med selve aluminiumet.

metaller

Stål og rustfritt stål

Stål og rustfritt stål er bedre enn aluminium av to viktige grunner: styrke og hvor mye temperatur de tåler. Aluminium faller bak i forhold til begge disse egenskapene. Imidlertid er stål langt tyngre enn det lette metallet aluminium og relativt mindre bearbeidbart også. I mellomtiden har stål også en høyere hardhet enn aluminium.
Uansett, for styrkebaserte applikasjoner som de som involverer høyspenning og sterke sveiser, er stål og rustfritt stål mye brukt til CNC-maskinering. Stål er også motstandsdyktig mot svært høye temperaturer, og rustfritt stål kan bli korrosjonsbestandig ved varmebehandlet. Således, der temperaturen er en avgjørende faktor, stjeler stål seieren over aluminium for bearbeidbarhet.

Titanium

Titan er bedre enn aluminium når det kommer ned til eksepsjonelt styrke-til-vekt-forhold, men er langt dyrere å jobbe med sammenlignet med aluminium. Selv om aluminium også har et anstendig styrke-til-vekt-forhold, bærer titan dobbelt så sterkt for en lignende vekt. I tillegg er begge materialene svært effektive når det gjelder korrosjonsbestandighet.
Alle disse faktorene tatt i betraktning, er titan en optimal erstatning når lettvekt er en primær faktor. Samtidig bør det forbli et fleksibelt produksjonsbudsjett. Luftfarts- og helseindustrien bruker det til henholdsvis flykomponenter og medisinsk utstyr.

Magnesium

Magnesium er det bedre alternativet for maskinering på grunn av sin høyere maskinbarhet og er langt lett enn aluminium. Selv om magnesium ikke regnes som det vanlige bearbeidingsmaterialet, er det et av de mest bearbeidbare materialene. Ved å bruke magnesium i maskinering, resulterer prosessene i å være raskere og mer effektive relativt.
Likevel har magnesium sine ulemper med hensyn til maskineringssikkerhet og utilstrekkelig korrosjonsbestandighet. Det er også et svært brannfarlig og flyktig alkalimetall. Derfor kan spon laget under maskinering være en brannfare, som ikke kan settes ned av vannet, men snarere forverres. Derfor er det nødvendig med forsiktighet ved rengjøring av rusk.

Messing

Selv om det er relativt dyrt enn aluminium, er messing et bedre valg for spesifikke estetiske bruksområder på grunn av det gyldne utseendet og høye bearbeidbarheten. Når det gjelder bruksområdene, drar ventiler, dyser, strukturelle komponenter og høyvolumsordrer nytte av messing.

Kobber

Siden det kommer opp med den høyeste elektriske ledningsevnen, erstatter kobber alle andre metaller i denne forbindelse. Den deler forskjellige egenskaper med aluminium også. Med den ledningsevnen den har, er den gunstig for bruk i elektriske applikasjoner. Husk at rent kobber er vanskelig å bearbeide. Men kobberlegeringer kan tilby relativt lik bearbeidbarhet til populære aluminiumskvaliteter.

Teknisk termoplast

Materials other than metal also partake in CNC machining projects. It might include several engineering thermoplastics that are often on par with, if not better than aluminum, contingent upon applications. So, let’s look at some alternative engineering thermoplastics to aluminum.

POM (Delrin)

For bearbeidbarhet konkurrerer POM (Delrin) med aluminium og metaller med lignende egenskaper. Videre har POM svært høy styrke sammenlignet med annen plast, selv om den har et lavt smeltepunkt. Materialet fungerer også som en elektrisk isolator, er egnet for elektriske kapslingsdeler og har lav friksjon. Imidlertid mangler den varmebestandighet og styrke sammenlignet med aluminium.

PTFE (teflon)

PTFE (Teflon) er en annen svært bearbeidbar termoplast som fungerer som en utmerket elektrisk isolator med svært lav friksjon. Men PTFE har overtaket når det gjelder å være motstandsdyktig mot høye temperaturer (opptil 260 °C), noe som gjør den til en anstendig kandidat for høytemperaturapplikasjoner. PTFE er også svært kjemisk motstandsdyktig, noe som gjør den ideell for deler i næringsmiddelindustrien. Mens man ser på baksiden av bildet, mangler PTFE styrke sammenlignet med aluminium.

KIT

Selv om PEEK er vanskelig å maskinere, er det en termoplast med høy styrke og termisk stabilitet, med motstand mot temperaturer på opptil 260°C. Det er kjent for å bearbeide deler som ventiler, lagre, pumper, dyser eller visse deler innen medisin.
Men merk at PEEK er langt dyrere enn de fleste materialene på denne listen. Dermed er den kun maskinert for bruksspesifikke formål, der aluminium eller andre alternativer er ubrukelige.

Annen bearbeidbar plast, vanligvis ulik aluminium, involverer ABS, PC, ABS+PC, PS, PP, PMMA (akryl), PCGF30, PAGF30, HDPE, DHPE og PPS.

Kombinerer CNC-bearbeiding av aluminium med andre prosesser

Anta at en produsent ønsker å bruke aluminium uavhengig av bruksområder som avskrekker den på en ulempe. I så fall er en løsning på problemet å bruke en kombinasjon av produksjonsprosesser ved siden av CNC-produksjon. Til syvende og sist vil det bidra til å skape mer komplekse deler med høyere ytelse laget av aluminium. Bortsett fra det, vil det maksimere aluminiumsfunksjonaliteten og legge til fordelene ved forskjellige prosesser involvert.
CNC-maskinering refererer til en alt-i-ett-produksjonsprosess. Den kan modifisere, foredle eller arbeide på deler laget ved hjelp av andre metoder som ekstrudering, støping og smiingsprosesser. Produktene til hver av disse kan kompletteres med en maskineringsprosess for å oppgradere aluminiumsdeler.

Aluminiumsekstrudering pluss CNC-bearbeiding av aluminium

Ekstrudering produserer en langstrakt komponent med en kontinuerlig profil gjennom passasje av smeltet metall gjennom en åpning i en dyse. De aluminium ekstruderingsprosessen viser seg å være effektiv for komplekse tverrsnitt og funksjonelle deler med høy overflatefinish. Likevel har det begrenset omfang på grunn av nødvendigheten av disse tverrsnittene for å være konsistente på tvers av stykket.
En vei rundt dette problemet er imidlertid å modifisere delen etter ekstrudering og etterbearbeiding i et CNC-bearbeidingssenter av aluminium. Det er praktisk for aluminiumskvaliteter som 6061 og 6063 for deres formbare, bearbeidbare og formbare egenskaper. Derfor er det å kombinere begge metodene en flott måte å produsere elastiske komponenter med komplekse og uregelmessige geometrier.

Pressstøping pluss CNC-bearbeiding av aluminium

En annen metode er trykkstøping. Prosessen innebærer at smeltet metall presses inn i et formhulrom med høyt trykk. Verktøyståldysene er dyre å produsere, og det er grunnen til at prosessen hovedsakelig brukes til bulkproduksjon. I mellomtiden har pressstøpte aluminiumsdeler en utmerket overflatefinish og dimensjonskonsistens.
Ved å kombinere trykkstøping med CNC-bearbeiding av aluminium eller legge til ytterligere kutt med et maskineringssenter skaper deler med en eksepsjonell finish. Det kan produsere mer komplekse geometrier som ingen av prosessene kunne oppnå på egen hånd. Gravity-pressestøping er foretrukket på trykkpressestøping hvis kostnadsreduksjon prioriteres fremfor høy presisjon eller tynnvegger.

Smiing pluss CNC-bearbeiding i aluminium

Smiing er fortsatt en populær prosess med mange bearbeidbare aluminiumslegeringer. Det involverer den konvensjonelle metoden for å forme metall ved hjelp av trykkkraft, ofte levert ved å slå med en hammer. For eksempel er aluminium 6061 en standardlegering som benytter seg av denne metoden.
Etter smiing kan delene etterbearbeides med et CNC maskineringssenter. Smidde deler er mer robuste enn helmaskinerte eller helstøpte deler. Ved å legge til etterbearbeiding etterpå kan vi lage komplekse geometrier. Det kompromitterer imidlertid ikke delens integritet helt.

Siste ord

Vi håper at denne lesningen vil fungere som en fullverdig guide. Den vil svare på alle spørsmålene dine om CNC-bearbeiding av aluminium, selve prosessen, dens fordeler og alternativene, som andre metaller og termoplaster, tilgjengelig i dagens marked. Etter å ha lest denne artikkelen, er vi sikre på at du kan velge produktet og metoden som passer dine produksjonskrav.